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進芯電子推出車載12V/24V電子風扇方案

作者: 時間:2024-09-11 來源:EEPW 收藏


本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/202409/462872.htm

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隨著汽車產(chǎn)業(yè)“新四化”的加深,風扇、冷卻液泵等車載小型設備的電氣化控制也在不斷推進。幫助內(nèi)燃機、電池等發(fā)熱設備進行散熱,是車載熱管理系統(tǒng)中的重要一環(huán)。

目前市場大多使用小型無刷直流電機驅(qū)動解決方案,為此,推出了功率400W-12V/600W-24V解決方案。該方案采用PWM/LINK通訊方式進行調(diào)速和故障反饋,使用單電阻弦波方案,具有順逆風啟動、電路簡單、控制穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點。 電子風扇方案以進芯ADM16F03A2 DSP作為主控芯片。

一、ADM16F03A2簡介

ADM16F03A2是面向無刷電機控制的16位改進型DSP,集成LDO和6NMOS預驅(qū)模塊,搭載150MHz主頻16位DSP處理核+加速運算單元,事件管理器,SPI和SCI模塊,12位ADC, 并集成運算放大器、電壓比較器和LIN收發(fā)器;可構成控制核心,支持有感、無感、方波、弦波等多模式無刷電機控制。下表是ADM16F03A2電機控制方面的資源簡介。

表一 ADM16F03A2電機控制相關資源

主架構

C2000系列,16位定點DSP

主頻

150MHz

存儲資源

4K x 16 位 SARAM、(256+256+32)x16位   DARAM、32Kx16位 Flash

通訊接口

SCI、SPI、LIN

外設

六路   NMOS Pre-Driver+4TCON+3CAP+QEP+延時濾波+運算加速單元(除法+開方+反正切+帕克變換+32位乘法移位)

模擬外設

OPA+3PGA+5比較器+溫度傳感器

電機驅(qū)動方式

有感/無感方波

有感/無感弦波

封裝

QFN56 封裝

同時, ADM16F03A2支持JTAG在線仿真,支持串口SCI方式的最低僅需四線的快速燒錄模式。以下為ADM16F03A2芯片引腳定義排布圖:

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圖1 芯片引腳定義排布圖

二、ADM16F03A2應用優(yōu)勢

ADM16F03A2是一款高度集成的高性能BLDC/PMSM控制器,封裝為QFN56,用戶在設計電機控制系統(tǒng)時可實現(xiàn)最優(yōu)的性價比,ADM16F03A2內(nèi)部集成了六路 NMOS Pre-Driver,運算放大器,PGA,比較器,高速ADC,SCI,SPI和LIN等模塊。同時,采用高性能16位CPU,內(nèi)嵌 32Kx16 位 Flash, 最高工作頻率為100MHz,可滿足高性能無刷電機控制的應用要求,并簡化系統(tǒng)硬件成本。適用于BLDC/PMSM電機方波、SVPWM/SPWM、FOC 驅(qū)動控制。  

三、硬件模塊介紹

電路模塊主要包括: 輸入防反及濾波電路部分、24V轉12V系統(tǒng)供電電路(24V方案)、ADM16F03A2最小系統(tǒng)、H功率橋電路、ADC母線電壓采樣電路、單電阻采樣運放采樣電路、自舉電路和PWM/LIN通訊反饋電路。   

1)輸入防反及濾波電路部分

輸入通過N管,實現(xiàn)防反功能,加上Π型濾波電路,減少噪聲或干擾信號。

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圖2 防反母線電路

2)   24V轉12V系統(tǒng)供電電路(24V方案)

 通過DC-DC電路,把24V轉換成后級系統(tǒng)需要的12V。

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3)   ADM16F03A2最小系統(tǒng)

ADM16F03A2最小系統(tǒng)如下圖所示,包含JTAG接口、串口、PWM模塊、ADC模塊等。

系統(tǒng)自帶的運放OP1可以通過外圍電阻配置為差分模式用于母線電流采樣,運放的輸出結果OP1OUT可接至COMP0 做硬件過流保護,COMP0內(nèi)部可以設置不同的比較電平,一旦觸發(fā)閾值,可直接封鎖PWM信號。

當需要離線燒錄程序時,通過5V、TX、RX、IOPE4、GND信號測試焊盤,借助進芯的離線燒錄工具可實現(xiàn)快速的脫機燒錄。

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圖3 芯片及接口原理圖

3)H功率橋電路

H功率橋電路采用上下管均為NMOS的配置,總計6個NMOS組成三相H半橋驅(qū)動電路。

單采樣電阻0.001R/0.002R,通過差分走線至ADM16的OP1的獨立運放電路進行運放輸入到芯片口采樣進行運算。

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圖4 H橋功率電路原理圖

4)ADC母線電壓采樣電路

母線電壓采樣電路,通過電阻分壓送到芯片AD口,參與運算。

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圖5 AD母線電壓采樣原理圖

5)單電阻采樣運放采樣電路

通過內(nèi)部獨立運放OP1組進行差分運放15倍,送到A0口用做過流保護。

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圖6 運放部分電路

6)自舉電路

由芯片內(nèi)部輸出VDRV的12V電壓,給到自舉電路部分,讓上橋驅(qū)動電壓抬升,以便可以控制上橋。

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圖7 自舉電路部分

7)PWM/LIN通訊反饋電路

外部輸入PWM/LIN信號,通過芯片內(nèi)部集成的LIN模塊實現(xiàn)PWM/LIN通訊反饋。

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圖8 PWM/LIN通訊電路

四、方案描述

采用單電阻弦波,電路簡單,成本低。無感FOC,功率閉環(huán)、速度閉環(huán)。各項保護齊全(過欠壓、過流、堵轉、缺相、功率)等特點。

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圖9 板卡正面圖

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圖10 板卡背面圖

產(chǎn)品參數(shù)

●   電機轉速:2500轉/分鐘

●   電壓:DC12V/24V

●   功率:400W/600W

●   多種保護措施:過流保護、短路保護、過壓保護、欠壓保護、堵轉保護、缺相保護、功率保護、啟動保護等。

本方案使用無感單電阻FOC算法,母線電壓ADC檢測,通過PWM/LIN進行控制不同的轉速及故障反饋功能。擁有順逆風啟動,噪聲小,波形控制穩(wěn)定等特點。

技術支持:

可為客戶提供以上方案的原理圖、PCB參考板圖、源代碼、以及方案所對應的軟硬件開發(fā)技術支持,需進一步了解方案詳情,歡迎致電0731-88731027。



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